En esta memoria de Tesis Doctoral se presentan los resultados del estudio del efecto magnetocalórico y magnetovolúmico que se ha llevado a cabo en dos familias de compuestos ricos en Fe: aleaciones R2Fe17, sintetizadas en forma policristalina, y cintas amorfas de composición FeZrBCu. Estas aleaciones presentan transiciones magnéticas de segundo orden con temperaturas críticas en torno a temperatura ambiente. La serie de aleaciones R2Fe17 (con R = Y, Ce, Pr,…) ha sido sintetizada mediante la fusión de los diferentes elementos por horno de arco. Se ha determinado la estructura cristalina de estos compuestos mediante difracción de rayos x y de neutrones de alta resolución. Los compuestos de esta familia pueden cristalizar en dos tipos de estructuras cristalinas dependiendo de la tierra rara que se emplee: para las tierras raras ligeras (Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb y Dy) los compuestos que se han sintetizado son romboédricos tipo Th2Zn17, para las pesadas (Ho, Er, Tm y Lu) son hexagonales tipo Th2Ni17, mientras que el compuesto Y2Fe17 presenta ambas estructuras cristalinas. A partir de la termodifracción de neutrones se ha determinado la dependencia con la temperatura (T) tanto de los parámetros de malla como de los momentos magnéticos de cada sitio cristalogáficico. Existe una magnetostricción espontánea anisótropa, más pronunciada a lo largo del eje uniáxico, con independencia de la estructura cristalina que presente el compuesto. Más aún, se ha observado que la magnetostricción de volumen depende cuadráticamente con el momento total de la subred del Fe hasta temperaturas cercanas a la de Curie, TC. Experimentos de rayos x bajo alta presión han mostrado que existe una pequeña anisotropía en los compuestos romboédricos al comprimir la celda cristalográfica, puesto que es más fácil comprimirla en la dirección uniáxica. Ajustando la dependencia del volumen con la presión con una ecuación de estado de Birch-Murnaghan se han estimado los módulos de compresibilidad. También se ha estudiado el efecto magnetocalórico a partir de la dependencia de la imanación con el campo magnético a diferentes temperaturas, obteniéndose la variación de la entropía magnética (∆SM) con T y el campo magnético aplicado (H). En los compuestos ferrimagnéticos ∆SM (T,H) presenta un máximo a bajas temperaturas, asociado con un efecto magnetocalórico inverso, y un mínimo, asociado con un efecto directo, el cual ocurre a T ≈TC. En cambio, en los ferromagnéticos sólo existe el efecto directo. Para el caso especial del Ce2Fe17 aparecen dos mínimos, estando el de más alta temperatura asociado a la transición de segundo orden del estado ferromagnético al paramagnético, mientras que el de más baja temperatura es debido a una transición metamagnética. Se ha investigado la influencia que tiene la molienda mecánica en la microestructura de las aleaciones Pr2Fe17 y Nd2Fe17, así como los efectos de estas modificaciones en sus propiedades magnéticas. Mediante técnicas de difracción se ha determinado su estructura cristalina, la cual no se ve modificada tras el proceso de molienda. Sin embargo, sí se produce un cambio drástico en la microestructura debido a la rotura progresiva de granos cristalinos y la formación de partículas de tamaño nanoscópico, lo cual ha sido corroborado mediante la microscopía electrónica de barrido y de transmisión conjuntamente con la difracción. Conforme se incrementa el tiempo de molienda se produce una disminución del tamaño de partícula, y los granos presentan una dispersión de tamaños menor. Estas modificaciones en la microestructura tienen como resultado la aparición de una distribución de temperaturas de Curie, con el consiguiente ensanchamiento de la curva ∆SM(T), así como una disminución del valor máximo del cambio en la entropía magnética. Asimismo se han sintetizado diferentes compuestos pseudobinarios tipo AxB2-xFe17 (siendo A y B tierras raras y/o Itrio). En este caso, mezclando diversas tierras raras se puede controlar el valor de la temperatura de orden magnético alrededor de la temperatura ambiente. Dependiendo de las tierras raras empleadas, estos compuestos pueden presentar cualquiera de las dos estructuras cristalinas en las que cristaliza la familia R2Fe17. En los compuestos sintetizados la estructura cristalina es romboédrica (R3m), no habiéndose detectado la existencia de fase hexagonal mediante la difracción de neutrones ni de rayos x, dentro de los límites de detección. En el caso de las aleaciones amorfas tipo Nanoperm, FeZrBCu, las muestras se han obtenido en forma de cinta mediante la técnica de enfriamiento ultrarrápido. En estos compuestos, TC depende de la cantidad de Fe, por lo que se puede seleccionar la temperatura a la que se obtiene el máximo de l∆SM (T,H)l. Además, presentan una transición ferro-paramagnética que se extiende en un amplio rango de temperaturas, lo cual lleva asociado una curva l∆SM(T)l muy ancha. Definiendo la capacidad relativa de refrigeración de un material magnético como el producto de la anchura a mitad de altura de l∆SM (T,H)l por el valor máximo de l∆SM(T)l, se obtiene un valor alto, aún cuando el valor de │∆Speak M│es moderado, en comparación con los materiales que presentan una transición magnética de primer orden. Asimismo, se ha determinado ∆ SM en diferentes aleaciones de FeZrBCu para campos magnéticos entre 0 y 8 T, lo que permite discutir la existencia de un comportamiento común de la variación de la entropía magnética para los elementos esta familia. Por último, se han estudiado las propiedades magnetocalóricas resultantes de la combinación de dos cintas de distintas composiciones. El resultado más destacado es que se puede producir un incremento de la capacidad de refrigeración y, además, la aparición de un aplanamiento de la curva ∆SM(T) en un amplio rango de temperaturas.

This doctoral dissertation is divided in two different parts. The first one deals with copper complexes and their magnetic properties. The second one describes the synthesis and characterization of a new family of ruthenium compounds containing polipyridilic ligands and other species such as chloro, oxo or aquo ligands / El treball recopilat en aquesta tesi es troba dividit en dues seccions. La primera descriu la recerca duta a terme en el camp d’estudis magnètics sobre complexos polinuclears de coure. La segona recull la síntesi i caracterització d’una família de complexos de ruteni contenint el lligand bpea i altres lligands com el clorur, la bipiridina o el lligand aquo

Las perturbaciones en la tensión de suministro eléctrico pueden provocar mal funcionamiento o avería en los equipos conectados a la red de distribución. Los eventos de tensión son los más perjudiciales debido a su carácter aleatorio. El desarrollo de equipos de medida y técnicas de procesado de señal que permitan detectar y analizar en tiempo real las perturbaciones no estacionarias es actualmente de gran importancia para poder identificar posibles problemas. En esta tesis doctoral se desarrolla un método nuevo para la detección y análisis on-line y en tiempo real de perturbaciones transitorias en la tensión del suministro eléctrico en redes de distribución de baja tensión. El método que se propone permite detectar cambios repentinos en la forma de onda de la tensión iniciando un proceso de almacenamiento de la perturbación detectada para su posterior análisis. El método desarrollado realiza un muestreo continuo de la señal y compara cada muestra del ciclo adquirido con la muestra correspondiente al ciclo anterior previamente almacenado en memoria como señal de referencia. A la señal diferencia así obtenida se le aplica la transformada wavelet discreta para calcular la energía en distintas bandas de frecuencia. Se realiza una predetección de un evento cuando la señal diferencia sobrepasa un umbral predefinido. En ese caso en función de la magnitud de la energía de las bandas de frecuencia en el ciclo en que se produce la perturbación, se clasifica y se almacena el evento. Se describe un equipo de medida desarrollado, en base al algoritmo propuesto, sus características hardware y software y algunos de los resultados que ha generado al monitorizar una red de distribución de energía eléctrica de baja tensión. / Perturbations in electric power supply can provoke incorrect function or failure in equipment connected to the distribution network. Voltage events are the most detrimental due to their random nature. The development of suitable measurement equipment and signal processing techniques that enable the detection and real-time analysis of these non-stationary perturbations is nowadays of great importance in identifying possible problems. In this doctoral thesis, a novel method is described that enables the detection and then the on-line, real-time analysis of transitory perturbations in the electric supply voltage in low-voltage distribution networks. The method proposed enables the detection of sudden changes in the voltage waveform, which start a process whereby the perturbations detected are stored for later analysis. The method developed performs a continuous sampling of the signal and compares each sample of the cycle with the corresponding sample in the previous cycle stored in memory as a reference. The wavelet transform is applied to the difference signal obtained from comparison in order to calculate the energy in the distinct frequency bands. A pre-detection of the event is carried out when the signal surpasses a predefined threshold. In this case, depending on the magnitude of the energy in the frequency bands of the cycle when the perturbation is produced, the event is classified and stored. The measurement equipment developed is described in terms of; the algorithm proposed, its hardware and software characteristics and some of the results that it generated while monitoring a low-voltage electricity distribution network.

La Hipertermia con Nanopartículas Magnéticas (HNM) es una terapia oncológica basada en el calentamiento de tumores mediante nanopartículas magnéticas (NPM) incorporadas al tejido, que absorven energía de un campo de radiofrecuencia (RF) externo. Este calentamiento puede provocar necrosis (termoablación) o fomentar apoptosis selectiva de las células tumorales en combinación con terapias convencionales. A fin de optimizar la técnica, se busca desde la ciencia de materiales maximizar la potencia específica absorvida del campo por las NPM (SAR: Specific Absorption Rate). Para esto es necesario contar con modelos contrastados experimentalmente que aumenten la comprensión del mecanismo de interacción entre el campo, las NPM y el entorno de las mismas. En el marco de esta tesis doctoral, se encontraron las ecuaciones diferenciales para la magnetización de sistemas de NPM en función del campo y de la temperatura a partir de un modelo de dos pozos con agitación térmica. Las ecuaciones fueron resueltas numéricamente mediante una implementación Matlab para sistemas ordenados y desordenados con y sin dispersión de tamaños pudiendo simular a partir de ellas ciclos de magnetización DC y RF y procesos ZFC-FC que permiten explorar las condiciones óptimas de muestra y campo para la aplicación. Los resultados numéricos fueron contrastados con datos experimentales obtenidos de diferentes muestras de NPM soportadas en medios fluidos y sólidos. Con el fin de estudiar la respuesta magnética en las condiciones de la aplicación, se diseñó e implementó un sistema inductivo que permite relevar los ciclos de magnetización RF. Mediante este sistema se realizaron mapas de SAR en función de la amplitud (0 kA/m <H0<60 kA/m ) y frecuencia (50 kHz<f<300 kHz) del campo aplicado. Los resultados obtenidos brindan abundante información tanto sobre el mecanismo básico de interacción NPM-campo como sobre las mejores condiciones para la aplicación final.

The discrete dipole approximation (DDA) has been successfully applied to many light scattering problems. Simply stated, the DDA is an approximation of the continuum target by a finite array of polarizable points. The points acquire dipole moments in response to thelocal fields. The dipoles of course interact with one another via their electric and magnetic fields, so the DDA is also sometimes referred to as the coupled dipole approximation. As of today, the method has established itself as one of the best solutions to calculate the scattering of radiation by particles of arbitrary shape. Hitherto, however, the main existing implementations include materials with relative magnetic permeability equal to 1 only, which is correct for all materials in the optical frequency range. Nonetheless, materials with unusual optical properties have arisen recently. This includes the possibility of having both electric and magnetic anisotropic properties (bianisotropic materials) in the most general case. The situation where both the real part of the electric permittivity and the magnetic permeability are negative corresponds to what is known as "left-handed materials", or negative index materials (NIM), with unconventional properties such as negative refraction. The treatment of these materials with a method as contrasted as the DDA provides several advantages, apart from possibly being the only method available in many cases. This PhD Thesis has explored nanostructured systems with arbitrary anisotropic optical properties (both electric and magnetic) by means of an Extension of the Discrete Dipole Approximation (E-DDA). During the development of this dissertation, a computational code (E-DDA code) has been implemented, able to produce comparative results with existing DDA codes, obtaining an excellent agreement. After validation, the method was then applied to a wide range of materials and situations, making a special reference to its application to magneto-optical materials (with an antisymmetric electric permittivity tensor) and composite materials. As a summary, the status of the E-DDA code is mature enough to be applied to very different configurations, making it a very useful, flexible and stable computational tool for calculating scattering and absorption of light by irregular particles, including anisotropic materials both electrically and magnetically at the same time in the most general case. / La aproximación de dipolo discreto (o DDA por sus iniciales en inglés) ha sido empleada con éxito en multitud de aplicaciones dentro del ámbito de la difusión de luz. Básicamente consiste en discretizar el blanco difusor en elementos polarizables. Los elementos adquieren momentos dipolares en respuesta a los campos locales. Los dipolos por supuesto interaccionan entre ellos por medio de sus campos eléctricos y magnéticos, por eso a la DDA también se la conoce como aproximación de dipolo acoplado. A día de hoy, el método se afianza como una de las mejores soluciones para calcular la radiación difundida por partículas de forma arbitraria. Hasta ahora, sin embargo, las principales implementaciones existentes sólo incluyen materiales en los que la permeabilidad magnética relativa puede aproximarse por la unidad, lo cual es acertado para todos los materiales en el dominio de las frecuencias del rango óptico. No obstante, últimamente están apareciendo materiales con propiedades ópticas inusuales, como por ejemplo el caso de que algunas de sus constantes ópticas efectivas sean negativas (sus partes reales), o bien que presenten anisotropía tanto para el campo eléctrico como para el magnético (materiales bianisótropos). El caso doble negativo correspondería a lo que se ha venido en llamar “materiales zurdos”, o materiales con índice negativo, con propiedades sorprendentes como la refracción negativa. El tratamiento de estos materiales con un método tan bien contrastado como es el DDA presenta bastantes ventajas, aparte de que en muchos casos puede ser el único método disponible. Esta Tesis Doctoral ha explorado sistemas nanoestructurados con propiedades eléctricas y magnéticas anisótropas por medio de una Extensión de la Aproximación de Dipolo Discreto (E-DDA). Durante el desarrollo de esta tesis, se ha implementado un código computacional (código E-DDA), capaz de producir resultados comparativos con otros códigos DDA existentes, obteniendo un acuerdo excelente. Después de validarse, el método se ha aplicado a un amplio rango de materiales y situaciones, haciendo mención especial a su aplicación a materiales magneto-ópticos (con un tensor de permisividad eléctrica antisimétrico) y materiales compuestos. En resumen, el estado del código desarrollado es suficientemente maduro como para poder aplicarse a muchas configuraciones diferentes, haciendo de él una herramienta computacional útil, flexible y estable para calcular la difusión y absorción de luz por partículas irregulares, incluyendo materiales anisótropos tanto eléctricos como magnéticos en el caso más general.

Es esta tesis se ha estudiado el comportamiento de las interacciones magnéticas en sistemas nanoparticulados de Fe disueltos en matriz diamagnética y metálica (concretamente Au, Ag y Cu) en forma de película delgada (espesor menor de 300 nm) con una baja concentración de Fe. La aleaciones fueron depositadas mediante la técnica "DC-magnetron sputtering", produciendo muestras de alta calidad: altamente repetitivas y homogéneas. Para caracterizar dichas películas se han utilizados diversas técnicas, tanto estructurales (difracción de rayos X, microscopía electrónica de transmisión, espectroscopía de dispersión de rayos X, medidas de transporte eléctrico variando tanto la temperatura como el campo magnético aplicado) como magnéticas mediante un magnetómetro SQUID (ciclos de histéresis a distintas temperaturas, procesos de enfiamento sin y con campo (ZFC/FC) y susceptibilidad con campo magnético alterno) y con dicroísmo circular magnético de rayos X en los bordes de absorción L2,3 del Au. En nuestro estudio en concreto, los resultados obtenidos han sido sorprendentes por dos motivos. El primero es la gran cantidad de interacciones existentes pese a la dilución (del orden del 10% at. en Fe), observando ciclos de histéresis a temperatura ambiente. Este comportamiento no había sido observado previamente en la literatura, remarcando la importancia de la nanoestructura, destruyendo la fase superparamagnética. El segundo resultado fuera de lo común es la obtención de fases tipo vidrio de espín en sistemas que clásicamente no lo admitian debido a su fuerte comportamiento kondo, como son las aleaciones de FeCu y FeAg. La existencia de nanopartículas magnéticas permite rodear este problema.

Orientador: Paulo Noronha Lisboa Filho / Banca: Paulo Sergio Pizani / Banca: Americo Sheitiro Tabata / O programa de Pós graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, POSMAT, tem carater institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da UNESP / Resumo: Há cerca de 20 anos foi descoberto o efeito magnetoresitivo em multicamadas magnéticas. Desde então, a spintrônica evoluiu de um fenômeno científico complexo para tornar-se uma tecnologia multibilionária. Dentre os parâmetros necessários para o desenvolvimento da spintrônica - a nova eletrônica que se baseia na manipulação não somente da carga, mas também do spin dos portadores -, está o controle eficiente da injeção e a detecção de portadores polarizados em spin, através de uma interface ferromagneto/semicondutor (isolante) - FM/SC(I). A utilização de semicondutores magnéticos diluídos (SMD), como ferromagnetos polarizadores de corrente, é uma solução possível para melhorar a eficiência na injeção de correntes de spins. A despeito do bom desempenho obtido com os SMDs funcionais desenvolvidos até hoje, sua baixa temperatura crítica impossibilita a utilização em temperatura ambiente. Atualmente, o progresso no campio da spintrônica depende fortemente do desenvolvimento de novos SMDs, nos quais as informações de carga e spin passam se manipuladas externamente em altas temperaturas. Em especial, é possível o desenvolvimento de semicondutores magnéticos diluídos que sejam transparentes, aumentando em muito seu potencial de aplicação em dispositivos magneto-ópticos, o que os torna naturalmente muito mais interessantes do que eletrodos ferromagneticos metálicos. A presente proposta se enquadra no plano de ampliação das linhas de atuação do grupo que inclui a implementação de técnicas sonoquímicas de síntese de materiais nanoestruturados, com potenciais aplicações em spintrônica. A mesma está baseada na preparação de amostras nanoscópicas de ZnO e TiO2 dopadas com Co²+, preparadas por irradiação ultrassônica e que terão sua estrutura investigada pelas técnicas de difração de Raios X (DRX) e microscopias eletrônicas (MEV e MET)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The phenomenon of magnetoresistive effect was discovered about twenty years ago in magnetic multilayers and opened a new field in physics, the so called spintronics, which is based on the manipulation of not only charge but also the spin of the carriers. Also, the efficient control of injection and detection of spin polarized carriers through an interface ferromagnetic/semiconductor insulator plays a role. Since then, the field of spintronics-based devices changed from an only complex scientific problem to become a multibillionaire technological issue. The use of diluted magnetic semiconductors (DMS) as current polarizers ferromagnets is one possible solution to the improvement of efficiency in the injection of spin currents. Despiste the good performance obtained with the functional DMS, their low critical temperature makes impossible the use of such devices at room temperature. Currently, progress in the field of spintronics depends heavily on the development of new DMSs, in which the charge and spin information can be manipulated at higher temperatures. In particular, it is possible the development of diluted magnetic semiconductors that are transparent; highly increasing potential application of these materials in magneto-optical devices, making them more interesting than ferromagnetic metalic electrodes. This work fits into the expansion plan of action lines of our group that includes the implementation of sonochemical technics of nanostructured materials with potential applications in spintronics, based on the preparation of nanometric size samples of Co²+ - doped ZnO and TiO2. prepared by ultrasonic irradiation. Structural characterization was performed by X-ray diffraction analyses (XRD) associated to Rietveld Refinement and electronic microscopy techniques (SEM and TEM). The optical characterization was done by UV-Vis mesurements between 200 and 800 nm and evaluating... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Neste trabalho são analisadas as modificações provocadas pela irradiação iônica e tratamento térmico no exchange bias (EB) e no campo coercivo (HC) em filmes finos de IrMn/NiCu e IrMn/NiFe; neste último estudou-se a influência da ordem das camadas ferromagnética (FM) e antiferromagnética (AF). As irradiações foram feitas com íons de He+, Ge+ e Ar+ a diversas fluências. Flutuações temporais do EB são estudadas no sistema IrMn/NiFe através de uma análise da evolução temporal do fenômeno em diferentes temperaturas e fluências. Observa-se um grande aumento em HC no sistema IrMn/NiCu, que não apresenta EB, quando são feitas irradiações com Ar+. Tal aumento é explicado por defeitos criados na camada FM, que podem modificar a rugosidade interfacial e favorecer a quebra do FM em domínios devido à interação com o material AF. No sistema IrMn/NiFe observam-se modificações diversas no EB e HC das amostras dependendo da ordem de deposição das camadas FM/AF. No caso em que o material AF é crescido primeiro, uma investigação profunda das modificações estruturais e magnéticas foi feita. Análises estruturais mostram que tanto a irradiação iônica quanto o tratamento térmico não provocam interdifusão significante na interface IrMn/NiFe. Por outro lado, a estrutura do IrMn revelou diferenças na amostra irradiada com íons. Com o auxílio de simulações, tal efeito foi explicado por um processo de ordenamento químico da liga IrMn, que está de acordo com o maior EB obtido. As modificações na coercividade no sistema IrMn/NiFe foram investigadas com medidas de magnetização e ressonância ferromagnética. Foi observado campo de anisotropia rodável (HRA) negativo que foi explicado considerando acoplamento interfacial antiparalelo entre os momentos rodáveis e a camada FM que em campos mais elevados se alinham paralelamente. A anticorrelação entre HC e HRA foi atribuída a mudanças na constante de anisotropia dos grãos rodáveis, que se relaciona inversamente com HRA. O estudo das mudanças temporais do EB revela que a magnetização remanente da camada ferromagnética tem um papel essencial para a evolução do EB e que efeitos de aquecimento derivados da corrente utilizada na irradiação não mudam a taxa de evolução temporal do EB. / In this work we study the modifications of the exchange bias (EB) and coercive field (HC) of IrMn/NiFe and IrMn/NiCu thin films, induced by magnetic annealing (MA) and ion bombardment (IB). The last ones were done with He+, Ge+ and Ar+ ions at several fluences. The layer deposition order, ion beam fluence and current, structural changes and magnetic dynamical effects are investigated. The increase of HC with fluence is observed for the IrMn/NiCu system much higher for Ar+ implantation. This last increase is explained considering that the deffects induced by IB in the FM material, favor the domain formation through the interaction with the AF, and the increase of interfacial roughness. The modifications of EB and HC observed on the NiFe/IrMn system vary according to the layer deposition order, where a complete magnetical and structural investigation was carried out for the sample with the AF layer grown first. Structural analysis of the NiFe/IrMn system does nor show any interdiffusion induced at the FM/AF interface by MA or IB. Nevertheless a chemical ordering process is observed for the IB samples. These last effect is in agreement with the magnetic data, taht shows higher EB for the IB samples. The coercivity modifications of the NiFe/IrMn films were investigated through hysteresis loops and ferromagnetic resonance. We observed negative rotatable anisotropy field (HRA), which is explained considering field induced flips of the rotatable grains coupling (antiparallel/ parallel). The inverse correlation between HC and HRA was explained considering the changes on the rotatable grains anisotropy constant, that relates inversely to HRA. The EB time dependence was also investigated, where it is shown that the ferromagnetic remanent magnetization plays a key role in the EB temporal evolution and that heating effects driven by irradiation current do not change the temporal drift of EB.

Medidas de magnetização (MAG) e de ressonância ferromagnética (FMR) foram usadas para estudar a interação de troca entre a camada antiferromagnética (AFM) de IrMn e a ferromagnética (FM) de Co no sistema IrMn/Cu/Co em função da espessura do Cu. Parâmetros importantes extraídos destas medidas foram comparados com os respectivos valores obtidos dos ajustes dos dados experimentais através de um modelo fenomenológico. Foi observada uma concordância muito boa entre os dados experimentais e os simulados numericamente. Os valores dos campos de anisotropia e de interação, obtidos pelas duas técnicas, MAG e FMR, foram comparados. Observou-se que, apesar das variações angulares experimentais dos campos de Exchange Bias coincidirem para todas as amostras, a intensidade de acoplamento J e os campos de anisotropia das camadas de Co (obtidos via simulação numérica) HU , são diferentes. Para todas as espessuras de Cu, vimos que J FMR > J MAG e FMR U H < MAG U H . Outro resultado importante é que J diminui exponencialmente com o aumento da espessura do espaçador, resultado de uma interação de curto alcance mediada por pinholes. Todas estas características foram explicadas através de um modelo que considera camadas magnéticas policristalinas com distribuições de eixos fáceis independentes, tomando em conta a anisotropia rodável. Conhecer o papel dos grãos AFM com diferentes tamanhos e diferentes estabilidades magnéticas também é essencial para entender as propriedades deste sistema. Os fatos dos HEB observados serem iguais (diferentemente dos resultados até agora conhecidos) e as interações assim como as anisotropias uniaxiais serem diferentes foram atribuídos ao fato de que as duas técnicas detectam processos diferentes. A medição estática, MAG, prioriza a amostra como um todo, enquanto a FMR (a qual depende da freqüência de oscilação da magnetização) detecta somente os momentos magnéticos cujos tempos de relaxação são menores do que o tempo de excitação da microonda. Quando não existe mais contato entre as camadas de IrMn e Co (e consequentemente, a interação), as diferenças entre as medidas não são mais observadas. / Magnetization (MAG) and ferromagnetic resonance (FMR) measurements were used to study the exchange interaction between the IrMn (antiferromagnetic, AFM) and Co (ferromagnetic, FM) layers in an IrMn/Cu/Co system as a function of the Cu spacer thickness. Important parameters, extracted from these measurements, were compared with the respective values obtained from the experimental data fittings through a phenomenological model, and a very good agreement between experiment and model was observed. The comparison between the anisotropy and interaction fields obtained from both techniques, MAG and FMR, showed that although the experimental angular variations of the exchange-bias fields, FMR eb H and MAG eb H coincide, the coupling strengths, J and the Co layers' anisotropy fields, U H , obtained via numerical simulations, are different. For all Cu thicknesses, it was estimated that J FMR > J MAG e FMR U H < MAG . U H Another important result is that J decreases exponentially with the spacer thickness and is a short-range interaction mediated by pinholes. All these characteristics were explained in the framework of a model considering polycrystalline magnetic layers with independent easy axis distributions and taking into account the rotatable anisotropy. The role of antiferromagnetic grains at the interface with different sizes and different magnetic stability is essential for understanding the behavior of this exchange-biased system. The facts that the observed FMR eb H and MAG eb H are equal (differently from all results known till now) and that the interactions as well as the uniaxial anisotropies are different were attributed to the different processes detected by the techniques. While the static MAG measurement ‘senses’ the sample as a whole, the FMR (which depends on the frequency of the oscillation of the magnetization) detects only the magnetic moments with relaxation times less than the period of the microwave excitation. There are no differences observed between the measurements when there is no contact (and consequently, the interaction) between the IrMn and Co layers.

Junções túnel com eletrodos ferromagnéticos (Py/AlOx/Co) foram produzidas usando a técnica de desbastamento iônico e depositadas sobre condições de oxidação que garantem baixa altura da barreira de potencial, baixa assimetria da barreira, forte dependência da magnetorresistência túnel com a tensão aplicada e o tunelamento quântico como mecanismo de transporte eletrônico. As amostras foram produzidas com o objetivo de corroborar um modelo recentemente publicado e que prevê inversão da magnetorresistência túnel com a tensão aplicada devido à baixa altura do potencial da barreira. As medidas de magneto-transporte eletrônico (resistência de tunelamento em função do campo magnético aplicado) mostram uma inversão da magnetorresistência túnel com a tensão aplicada para temperatura constante de 77 K. O sistema (Py/AlOx/Co) é bem conhecido por apresentar magnetorresistência positiva onde a altura da barreira de potencial é geralmente igual ou maior a 2,0 eV (Moodera et al. 1995 e Boeve et al. 2000). Esta inversão não foi anteriormente reportada e se deve preferencialmente à baixa altura do potencial da barreira e à forte dependência com a tensão aplicada. A explicação física para a inversão é baseada no fator de coerência quântica, D(Ex , V), como previsto por Li et al. (2004a,b) e Ren et al. (2005) para a região de tensão intermediária. Ajustes às curvas I-V, medidas a temperatura ambiente, com os modelos de Simmons (1963b,c), Simmons (1964) e Chow (1965) mostram valores menores que os reportados anteriormente para a altura do potencial da barreira (≈ 1,0 eV) e barreiras com baixa assimetria (≈ 0,2 eV). Também, as curvas I-V para temperatura ambiente e baixa temperatura, as curvas I-T para tensão constante e o crescimento exponencial da resistência de tunelamento em função da espessura efetiva da barreira mostram que o tunelamento quântico é um mecanismo de transporte eletrônico. Este resultado sugere a possibilidade de constatar o aparecimento de áreas efetivas de tunelamento e indicando a presença de uma distribuição não uniforme da corrente de tunelamento. O efeito combinado da baixa altura da barreira de potencial, da baixa assimetria da barreira, da forte dependência da magnetorresistência túnel com a tensão aplicada e do tunelamento quântico como mecanismo de transporte eletrônico possibilitaram não somente a inversão da magnetorresistência túnel com a tensão aplicada, mas também o crescimento exponencial da resistência de tunelamento em função da espessura efetiva da barreira. / Tunneling junctions with ferromagnetic electrodes (Py/AlOx/Co) were produced by magnetron sputtering technique and deposited under oxidation conditions that lead to low potential barrier height, low asymmetrical barrier, strong tunneling magnetoresistance dependence with applied bias and quantum tunneling as the charge transport mechanism. The samples were deposited to verify a recently published model which predicts tunneling magnetoresistance inversion with applied bias due to low enough potential barrier height. Electronic transport measurements (tunneling resistance as a function of the applied magnetic field) show inverse (negative) tunneling magnetoresistance with applied bias at 77 K. Tunneling junctions of (Py/AlOx/Co) are well known positive magnetoresistance system where the potential barrier height is usually equal or higher than 2.0 eV (Moodera et al., 1995 e Boeve et al., 2000). This inverted tunneling magnetoresistance behavior has not been reported before and is due mainly to the low potential barrier height and the strong bias dependence The physical explanation for the inversion is based on the quantum coherence factor, D(Ex , V), following the Li et al. (2004ab) and Ren et al. (2005) model for intermediate voltage range. Room temperature I-V curves fitted with both Simmons’ (1963b,c), Simmons’ (1964) and Chow’s (1965) models showed potential barrier height values (≈ 1.0 eV), lower than those previously reported, and low asymmetry of the barrier (≈ 0.2 eV). Also, I-V curves for room and low temperature, I-T curves for constant applied bias and the exponential growth of the tunneling resistance as a function of the effective barrier thickness showed quantum tunneling as the charge transport mechanism. This result suggests the presence of effective tunneling areas or hot spots, leading to a non-uniform current distribution. The combined effect of low potential barrier height, low barrier asymmetry, strong tunneling magnetoresistance dependence with applied bias and quantum tunneling as the charge transport mechanism allowed not only the tunneling magnetoresistance inversion with applied bias but also, the exponential growth of the tunneling resistance as a function of the effective barrier thickness.